据麦姆斯咨询报道,近期,英飞凌(Infineon)开发出单芯片集成电容式微机械超声换能器(CMUT)和专用集成电路(ASIC)的产品,可用于嵌入式开关和医疗传感器。CMUT的尺寸减小为消费电子、汽车电子、工业控制和生物医疗中的超声波传感应用开辟了新天地,同时还改进了使用更大压电换能器的现有应用。
CMUT通过MEMS薄膜的振动来发送和接收超声波。这使得固态触摸按钮可以在任何固体材料(例如玻璃甚至金属)下使用,而不会使表面变形。这为传统的机械按钮提供了一种更耐用、更可靠的替代品,使得设备整体的使用寿命更长。与可能受湿度和温度等环境因素影响的电容式触摸按钮相比,基于CMUT的触摸按钮具有完全的水兼容性以及高EMC稳健性。
这项CMUT技术缩小了按钮的尺寸,因此可以将其集成到各种设备之中,从智能手机到工业控制面板。例如,智能手机金属框架下方的触摸按钮或更换汽车门把手以获得简洁的设计。
使用MEMS工艺可以将处理芯片与超声换能器集成在一起,以减小尺寸和噪声基底。与类似尺寸的传统压电陶瓷换能器相比,MEMS和ASIC的单片集成可将噪声基底降低20倍,并将绝对信号提高1000倍,从而简化了系统其余部分的设计。
这项CMUT技术还可用于开发利用超声波技术的创新医疗设备,例如用于生命体征监测、健康跟踪和非侵入性医疗诊断的可穿戴设备。利用这项CMUT技术,医疗设备提供持续的监测和反馈,而不是单一的测量,这可以更早地发现潜在的健康问题并改善患者的治疗效果。凭借其紧凑的尺寸和低功耗要求,CMUT是可穿戴和即时诊断(POCT)应用的理想选择。
封装也是关键,英飞凌与意法半导体(ST Microelectronics)、星科金朋(STATS ChipPac)合作,采用嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)封装,使用硅基板扇出型连接,便于在柔性基板上组装。
CMUT还可用于液位传感,包括通过非侵入式安装在水箱底部下方进行连续液位测量。后者对于测量洗衣机或洗碗机中的化学物质非常重要,因为这些设备的接触电极容易被腐蚀。
“我们的超声波传感技术可以实现非常高的信噪比,并提供高水平的集成度。这就是为什么我们相信这项CMUT技术代表了行业的突破!”英飞凌高级总监Emanuele Bodini表示,“我们希望利用这项技术开发一个能够通过不同行业服务于多种用例的超声波传感平台。”